DE4340643A1 - Antriebssystem für mehrsystemige Deckelkarden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem für mehrsystemige Deckelkarden mit einem Streckwerk für die Faserbänder aller Kardiersysteme, wobei die Abzugssy­ steme der Kardiersysteme und die Einzugswalzen des Streckwerkes einem Steuerprogrammteil des Maschinen- Steuerrechners zugeordnet und mittels Drehstrommotoren über digitale Frequenzumrichter antreibbar sind, und die Speisewalzen der Kardiersysteme in Abhängigkeit von der Drehzahl des Abzugssystems, von der durchschnittli­ chen Verzugsgröße und von einem Meßsignal einer Fasermengen-Meßeinrichtung über geregelt angesteuerte Frequenzumrichter mittels Drehstrommotor angetrieben werden.

Ein Antriebssystem für Deckelkarden mit mindestens zwei Kardiersystemen wurde bereits durch die DE-P 43 19 631 vorgeschlagen.

Dieses Antriebssystem geht davon aus, daß die Abtriebs­ drehzahl der Abzugssysteme und die Drehzahl der Einzugswalze des Streckwerkes von der Programmsteuerung der Deckelkarde in Abhängigkeit von den Kapazitätsparametern des gesamten Maschinensystems vorgegeben wird.

Jedem der Kardiersysteme ist ein Regler zugeordnet, der nach vorgegebenen Verzugsgrößen die Dicke der Faserbän­ der der einzelnen Kardiersysteme regelt.

Das aus den beiden Faserbändern der Kardiersysteme doublierte Faserband wird am Eingang des Streckwerkes mit seinen Parametern erfaßt und innerhalb des Streck­ werkes bezüglich der Faserbanddicke geregelt verzogen.

Ein derartiger Regelvorgang gestattet erstmalig an mehrsystemigen Karden die qualitativ hochwertige Erzeu­ gung eines Faserbandes und die genaue Dimensionierung der Parameter, bezogen auf den Gesamtprozeß des Maschi­ nensystems.

Als nachteilig hat sich jedoch erwiesen, daß für den Antrieb jeder Speisewalze je ein Regler und dementspre­ chend auch je ein Frequenzsteller erforderlich ist. Die Kosten für diesen Aufwand sind hoch.

Nach dem Konzept der oben beschriebenen Antriebsanord­ nung ist auch für die Abzugssysteme jedes Kardiersy­ stems ein separater Frequenzsteller vorgesehen. Die jeweilige Drehzahl jedes Abzugssystems wird erfaßt, an die Steuereinheit zurückgegeben und der jeweilige Frequenzsteller mit entsprechenden Korrekturwerten beaufschlagt.

Auch hierfür ist der Aufwand für die beiden Frequenz­ steller hoch.

Diese separaten Frequenzsteller für die Speisewalzen und Abzugswalzen und der dazu notwendige Steuerungsaufwand erfordern in der Summe Kosten, die unter Umständen die Realisierung einer zweisystemigen Karde ökonomisch in Frage stellen können.

Es ist das Ziel der Erfindung, die zwei- und mehrsy­ stemige Karde, bei Sicherung gleicher Qualitätsparame­ ter für die erzeugten Faserbänder, deutlich kostengün­ stiger herzustellen als eine der Systemzahl entsprech­ ende Anzahl einsystemiger Karden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, weitere gleichartige Antriebe der einzelnen Kardiersysteme gemeinsamen Steuereinheiten zuzuordnen und dabei einen präzisen Regelprozeß für die Banddicke und die notwen­ dige Bandlänge pro Zeiteinheit zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in An­ spruch 1 definierten Merkmale gelöst.

Die Solldrehzahlen für die Abzugssysteme und - bei vorgegebener Banddicke - auch für die Speisewalzen werden für alle Kardiersysteme, vorzugsweise einheitlich vom Maschinen-Steuerrechner vorgegeben.

Die verwendeten Synchronmotoren gewährleisten, daß die IST- und die Solldrehzahl mit kleinsten vertretbaren Abweichungen übereinstimmt.

Diese Motoren halten die vorgegebene Drehzahl bei den auftretenden, differenzierten Antriebsmomenten stets konstant, so daß eine Rückmeldung und eine zusätzliche Regelung nach der Sollwertvorgabe nicht mehr erforder­ lich ist.

Die Regelung der vorgegebenen Banddicke kann dann für die Karde als Ganzes organisiert werden, indem die Drehzahlen aller Speisewalzen in Abhängigkeit von der IST-Banddicke des doublierten Faserbandes einheitlich korrigiert werden.

Dieses Antriebssystem gewährleistet bei angemessenem, niedrigem Aufwand eine hohe Qualität des zu erzeugenden Faserbandes.

Mit der Ausgestaltung der Synchronmotoren als Asyn­ chronmotoren mit einem synchronisierenden Reluktanz- System reduzieren sich die Kosten für die Motoren. Zusätzliche Anlaufsteuerungen erübrigen sich.

Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn der Meß­ wertgeber des Reglers am Streckwerk gleichzeitig Meß­ wertgeber für die Regelung des Verzuges der Kardiersy­ steme ist.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbei­ spiel näher erläutert werden.

Die dazugehörige Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer zweisystemigen Deckelkarde in einem Längsschnitt mit einer schematischen Zuordnung der Antriebs- und Steuerelemente.

Die Deckelkarde in der zweisystemigen Ausführung wird hinsichtlich der textiltechnologischen Wirkungen durch die deutsche Patentanmeldung P 43 02 075 ausführlich beschrieben.

An dieser Stelle soll daher die Darstellung dieser Karde vorrangig unter dem Gesichtspunkt ihrer Steuerung erfolgen.

Am Umfang eines einzigen Tambours 0 sind zwei Kardier­ systeme 1, 2 angeordnet. Jedes dieser Kardiersysteme 1, 2 wird im Speisebereich durch einen geregelt gesteuerten Füllschacht mit einer Faserschicht be­ schickt.

Diese Faserschicht wird zwischen dem Speisetisch 110, 210 und der Speisewalze 11, 21 dem Vorreißer 12, 22 zugeführt.

Am Umfang des Vorreißers 12, 22 und am nachfolgend zugeordneten Umfangsabschnitt des Tambours 0 wird die Faserschicht kardiert, d. h., von Staub- und Schmutz­ teilchen sowie von Nissen und Kurzfasern befreit. Zu diesem Zweck besitzt das Kardiersystem in diesem Umfangsabschnitt des Tambours 0 auch eine sogen. Dec­ kelkette 13, 23 mit langsam wandernden Deckeln.

Die Garnitur dieser Deckel wird außerhalb des Bereiches der Kardierzone durch langsames Vorbeibewegen an einer Deckelreinigungsvorrichtung von Kurzfasern, Staub und Schalenteilchen befreit.

Die an der Tambouroberfläche befindlichen, gereinigten Fasern werden vom Tambour 0 der Garnitur des Abnehmers übergeben, von dieser bis zu den Abzugswalzen 14, 24 geführt, von den Abzugswalzen 14, 24 abgehoben, verdich­ tet und im nachhinein zu einem Faserband 10, 20 umge­ formt.

Das Faserband 10, 20 erhält seine endgültige Form und Dichte nach dem Verlassen des Trichters und der Kalan­ derwalzen 15, 25.

Die Walzen des jeweiligen Abzugssystemes sind unterein­ ander in an sich bekannter Weise mit geringfügig abge­ stuften Umfangsgeschwindigkeiten in herkömmlicher mechanischer Art antriebsverbunden.

Zur Ermittlung der Masse der zugeführten Faserschicht sind im Bereich der Speisewalzen 11, 21 - sinnvollerwei­ se am Speisetisch 110, 210 - Meßwertgeber 113, 213 für die Masse der zugeführten Faserschicht vorgesehen. Auf der Grundlage dieses Meßwertes kann man die Lieferge­ schwindigkeit des Füllschachtes (nicht dargestellt) regeln.

Entsprechend ihrer Funktion hinsichtlich der Verzugs­ steuerung und des davon prinzipiell unabhängigen Kar­ diervorganges, unterteilen wir die Arbeitselemente der Kardiersysteme 1, 2 in drei grundsätzliche Baugruppen.

Die erste Baugruppe ist die Speisezone 11, 110, 21, 210, deren Hauptfunktion in der Zuführung einer definierten Fasermenge pro Zeiteinheit besteht.

Die zweite Hauptgruppe ist das Abzugssystem 14, 24. Dieses Abzugssystem 14, 24 umfaßt:

• - die Trommel des Abnehmers, die am Umfang des Tambou­ res kämmt,
• - die Abzugswalzen am Umfang des Abnehmers,
• - die Mittel zum Zusammenfassen des Faservlieses zu einem Faserband und
• - die Mittel 15, 25 zum Verdichten des Faserbandes in eine transport- und speicherfähige Form.

Diese ersten Baugruppen, die Speisewalze 11, 21 und das Abzugssystem 14, 15; 24, 25 bestimmen in ihrem gegen­ seitigen Verhalten den Verzug innerhalb eines Kardier­ systems 1, 2.

Die dazwischen positionierte, am Kardiervorgang betei­ ligte Baugruppe, besteht aus Vorreißer 12, 22, Deckel­ kette 13, 23 und Tambour 0. Sie hat mit dem Verzug nicht unmittelbar etwas zu tun.

Die Umfangsgeschwindigkeiten dieser Elemente müssen neben dem optimalen Kardiervorgang garantieren, daß die Fasern im Bereich ihrer Tangenten sicher von der Spei­ sewalze 11, 21 übernommen und letztendlich in definier­ ter Menge und Lage an das Abzugssystem 14, 24 übergeben werden.

Die von den beiden Kardiersystemen 1, 2 erzeugten Faser­ bänder 10, 20 werden auf möglichst kurzem Weg einem Streckwerk 3 zugeführt.

Dieses Streckwerk 3 besitzt an seinem Eingang ein Ein­ zugswalzenpaar 31, das mit einem Meßwertgeber 313 für das Erfassen der Dicke des doublierten Faserbandes 10, 20 gekoppelt ist.

Die Klemmwalzen 32 und ein geregelt gesteuert, ange­ triebenes Verzugswalzenpaar 33 sorgen für das exakte Verstrecken der doublierten Faserbänder 10, 20 und für das Vereinigen zu einem einzigen Streckenband 30 am Ausgang der Strecke 3.

Dieses Streckenband 30 wird zusätzlich durch ein letz­ tes Kalanderwalzenpaar 34 in Verbindung mit einem Trichter komprimiert und einem Drehwerk 4 für das Ablegen in einer Spinnkanne zugeführt.

Der vom Maschinen-Steuerrechner 5 bediente BUS 51 bedient die Antriebselemente beider Kardiersysteme 1, 2. Eine direkte Ansteuerung auf der Basis der Prozeßdaten die von einem Prozeßrechner 6 über den BUS 61 an den Maschinen-Steuerrechner 5 gegeben werden, erfolgt durch den Maschinen-Steuerrechner 5 bezüglich der Abzugssy­ steme 14/15; 24/25 und dem Einzugswalzenpaar 31 an der Strecke 3.

Den Antriebsmotoren 141, 241 für die Abzugssysteme 14, 24 der Kardiersysteme 1, 2 ist ein einziger Frequenzumrich­ ter 146/246, zugeordnet, der die Impulse des Maschinen- Steuerrechners 5 verstärkt, formt und mit einer vorge­ gebenen Frequenz dem jeweiligen Motor 141, 241 zuführt.

Die Soll-Frequenz wird vom Maschinensteuerrechner 5 vorgegeben. Sie ist im Wesentlichen von den Kapazität­ sanforderungen des Maschinensystems abhängig.

Die Motoren sind vorzugsweise Drehstrommotoren. Sie können als übliche Synchronmotoren ausgebildet sein.

Unter dem Gesichtspunkt, daß für die üblichen Synchron­ motoren besondere Anlaufsteuerungen erforderlich sind, werden für diesen Zweck Asynchronmotoren eingesetzt, die mit einem synchronisierenden Reluktanzsystem aus­ gestattet sind.

Derartige Motoren sind bekannt und müssen daher an dieser Stelle nicht ausführlich beschrieben werden. Am Umfang des Läufers sind dort zum Zwecke der Strukturie­ rung des magnetischen Widerstandes Aluminiumprofile eingefügt.

Sie besitzen einerseits die wünschenswerte Eigenschaft des problemlosen Anlaufes und andererseits ein unter den Bedingungen der Deckelkarde ausreichendes Reluk­ tanzmoment zur Sicherung des Synchronlaufes des Läufers gegenüber dem vorgegebenen Drehfeld des Stators.

Solche Motoren, mit synchronisierendem Reluktanzmoment, können daher einen Synchronlauf ohne Rückmeldung an den Maschinen-Steuerrechner 5 oder an ein anderes Regelsy­ stem gewährleisten.

Die Leistung der Frequenzumrichter 126/226 muß dabei natürlich dem Leistungsbedarf beider Funktionselemente entsprechen.

Die Ansteuerung der Speisewalzen 11 und 21 erfolgt unter Führung durch die Antriebsfrequenz des Abzugssy­ stems 14, 24 nach Maßgabe des Durchschnittsverzuges.

Auch den Speisewalzen 11, 21 beider Kardiersysteme 1, 2 ist ein gemeinsamer Frequenzumrichter 116/216 zugeord­ net. Er wird durch den Maschinensteuerrechner 5 ange­ steuert. Zum Zwecke der Regelung der Banddicke erhält der Steuerrechner 5 vom Doppelband-Dickenmeßgerät 313 Informationen über den IST-Wert der Dicke des doublier­ ten Faserbandes.

Diese Werte werden nach dem Prinzip eines Regelvorgan­ ges vom Maschinen-Steuerrechner 5 in Stellwerte für den Frequenzumrichter 116/216 umgewandelt und von dort beiden Motoren 111, 211 für die Speisewalzen 11, 21 zugeleitet.

Beide Motoren 111, 211 sind, wie die Antriebsmotoren 141, 241 für die Abzugssysteme 14, 24 als Asynchronmoto­ ren mit einem synchronisierenden Reluktanzsystem aus­ gestattet. Durch diese Maßnahme wird ein unsynchrones Verhalten der Motore 111, 211 untereinander und zu den Motoren 146, 246 des Abzugssystemes 14, 24 vermieden.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, das Meßsignal für die IST-Dicke des doublierten Faserbandes dort abzuneh­ men, wo beide Bänder zusammengeführt sind, wie das im Bereich des Streckwerkes der Fall ist. Gleichzusetzen sind diesem Meßwertgeber ein Meßwertgeber 153, 253 im Bereich jedes Kalanderwalzenpaares 15, 25 an jedem Kar­ diersystem 1, 2, deren Meßwerte zu einem einzigen Wert zusammengefaßt werden.

Bei einer derartigen Anordnung ist es für den Steuer­ vorgang nicht mehr erforderlich, das Drehzahlsignal der Abzugswalzen 14, 24 durch einen Inkrementalen Geber abzunehmen und in ein elektrisches Frequenzsignal umzuwandeln.

Informationen über die Drehzahlen bestimmter Walzen dienen hier nur noch der allgemeinen Überprüfung der Arbeitsweise der Maschine, nicht aber der Sicherung von Steuerungs- und/oder Regelaufgaben.

Die in der Zeichnung dargestellten Meßwertgeber 135, 235 an den Kalanderwalzen 15, 25 der einzelnen Kardiersyste­ me 1, 2 haben dann keine unmittelbare Wirkung für den Regelprozeß an der Maschine, wenn der Meßwertgeber 313 an dem Streckwerk 3 mit dem BUS 51 verbunden ist und seine Werte vom Maschinensteuerrechner 5 ausgewertet werden.

Der Meßwertgeber 313 am Streckwerk 3 liefert natürlich auch die Werte für den Regelvorgang am Streckwerk 3.

Wegen der dort geforderten hohen Reaktiongeschwindig­ keit ist ein AC-Servo-Regler 335 vorgesehen, der unab­ hängig von den Steuerungs- und Regelaufgaben des Ma­ schinensteuerrechners 5 Stellgrößen für dem Motor 331 der Verzugswalze 33 aufbereitet und ausgibt.

Weitere Einzelheiten dieses Antriebssystemes, die sich nicht unmittelbar auf die Erfindung beziehen, können in der Erfindungsbeschreibung zur Deutschen Patentanmel­ dung P 43 19 631 nachgelesen werden.

Bezugszeichenliste

0 Tambour

(1) 1. Kardiersystem

10 Faserband
11 Speisewalze
110 Speisetisch
111 Motor
113 Faserschicht-Dickenmeßgerät, (Meßwertgeber)
116/216 Frequenzumrichter, geregelt
12 Vorreißer
13 Deckelkette
14 Abzugssystem
141 Motor
146/246 Frequenzumrichter
15 Kalanderwalzen, Mittel z. Verdichten
153 Faserband-Dickenmeßgerät, Meßwertgeber

(2) 2. Kardiersystem

20 Faserband
21 Speisewalze
210 Speisetisch
211 Motor
213 Faserschicht-Dickenmeßgerät, Meßwertgeber
22 Vorreißer
23 Deckelkette
24 Abzugssystem
241 Motor
25 Kalanderwalzen, Mittel zum Verdichten
253 Faserband-Dickenmeßgerät, Meßwertgeber
3 Streckwerk
30 Streckenband
31 Einzugswalzen
313 Doppelband-Dickenmeßgerät, Meßwertgeber
32 Klemmwalzen
33 Verzugswalzen
331 Motor
335 AC-Servo-Regler
34 Kalanderwalzenpaar
4 Drehwerk
5 Maschinen-Steuerrechner
51 BUS
6 Prozeß-Steuerrechner
61 BUS

Claims (5)

1. Antriebssystem für mehrsystemige Deckelkarden mit einem Streckwerk für die Faserbänder aller Kardiersy­ steme,
wobei die Abzugssysteme (14, 24) der Kardiersysteme (1; 2) und die Einzugswalzen (31) des Streckwerkes (3)

• - einem Steuerprogrammteil des Maschinen-Steuerrech­ ners (5) zugeordnet und
• - mittels Drehstrommotoren (141, 241, 331) über digi­ tale Frequenzumrichter (146, 246, 316) antreibbar sind, und

die Speisewalzen (11, 21) der Kardiersysteme (1, 2)

• - in Abhängigkeit von der Drehzahl des Abzugssystems (14, 24), von der durchschnittlichen Verzugsgröße und von einem Meßsignal einer Fasermengenmeßein­ richtung
• - über geregelt angesteuerte Frequenzumrichter (116, 216) mittels Drehstrommotor (111, 211) ange­ trieben werden,

dadurch gekennzeichnet,
daß den Motoren (121, 221) der Abzugssysteme (14, 24) der Kardiersysteme (1, 2) und den Motoren (111, 211) der Speisewalzen jeweils ein gemeinsamer Frequenz­ umrichter (116/216; 146/246) zugeordnet ist,
daß die Motoren (121, 221, 111, 211) als Synchronmotoren ausgebildet sind, und
daß dem Frequenzumrichter (116/216) der Speisewalzen (11, 21) über den Maschinensteuerrechner (5) Steuerim­ pulse zugeleitet werden, die in Abhängigkeit von den Meßsignalen eines Doppelband-Dickenmeßgerätes (313) im Bereich des Streckwerkes (3) variierbar sind.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Synchronmotoren (121, 221, 111, 211) als an sich bekannte Asynchronmotoren mit synchronisieren­ dem Reluktanzsystem ausgebildet sind.

3. Antriebssystem nach Anspruch 1 bis 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Meßwertgeber (313) des internen Reglers des regelbaren Streckwerkes (3) mit dem BUS (51) des Maschinensteuerrechners (5) verbunden ist.